CN111026215A - 一种上电控制电路及舵机上电控制系统 - Google Patents

Abstract

本申请适用于电源技术领域，提供了一种上电控制电路及舵机上电控制系统，通过上电电流控制模块对第一开关模块中的上电电流进行控制以保持工作电源的供电稳定，通过上电时间控制模块对第二开关模块的导通时间进行控制，从而控制工作电源与负载电路之间的电路导通时间，达到工作电源在上电稳定后接入负载电路，避免开机瞬间负载电路中电源系统的波动导致的开机异常的问题。

Description

一种上电控制电路及舵机上电控制系统

技术领域

本申请属于电源技术领域，特别涉及一种上电控制电路及舵机上电控制系统。

背景技术

舵机作为机器人的重要部件在机器人系统中发挥着重要作用，舵机相较于机器人系统中的其他部件具有特性电压高、电流大、电压电流变化快等特点，因此，通常在舵机接口设置100uF及以上的电容进行续流以提高电源系统的稳定性。

然而，机器人开机上电瞬间电压波动较大，存在机器人开机异常等问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种上电控制电路及舵机上电控制系统，旨在解决机器人开机上电瞬间电压波动较大，导致机器人开机异常的问题。

为了解决上述问题，本申请提供了一种上电控制电路，与工作电源、使能信号源以及负载电路连接，所述上电控制电路包括：

设于所述工作电源与所述负载电路之间，用于对所述工作电源和所述负载电路之间的连接状态进行控制的第一开关模块；

与所述第一开关模块连接，用于对所述第一开关模块的上电电流进行控制的上电电流控制模块；

与所述使能信号源连接，用于接收所述使能信号源提供的使能控制信号，并输出对应的开关延时信号的上电时间控制模块；以及

设于所述上电电流控制模块和所述上电时间控制模块之间，用于接收所述开关延时信号，并根据所述开关延时信号对所述第一开关模块的开关状态进行控制的第二开关模块；其中，所述开关延时信号用于对所述第二开关模块的导通时间进行控制。

可选的，所述上电控制电路还包括：

与所述工作电源连接，用于对所述工作电源提供的电源信号进行滤波处理的抗干扰模块。

可选的，所述上电控制电路还包括：

与所述使能信号源连接，用于对所述开关延时信号进行稳压处理的稳压模块。

可选的，所述第一开关模块包括第一开关管，所述第一开关管的电流输入端与所述工作电源连接，所述第一开关管的电流输出端与所述负载电路连接，所述第一开关管的控制端与所述上电电流控制模块连接。

可选的，所述第一开关管为P型MOS管，所述P型MOS管的栅极为所述第一开关管的控制端，所述P型MOS管的源极为所述第一开关管的电流输入端，所述P型MOS管的漏极为所述第一开关管的电流输出端。

可选的，所述上电电流控制模块包括第一电容、第一电阻以及第二电阻；所述第一电容的第一端与所述第一电阻的第一端共接于所述工作电源，所述第一电容的第二端、所述第一电阻的第二端以及所述第二电阻的第一端共接于所述第一开关模块的控制端，所述第二电阻的第二端与所述使能信号源连接。

可选的，所述第二开关模块包括第二开关管，所述第二开关管的电流输入端与所述上电电流控制模块连接，所述第二开关管的控制端与所述上电时间控制模块连接，所述第二开关管的电流输出端接地。

可选的，所述上电时间控制模块包括第三电阻、第四电阻以及第二电容，所述第三电阻的第一端与所述使能信号源连接，所述第三电阻的第二端、所述第四电阻的第一端以及所述第二电容的第一端共接于所述第二开关模块的控制端，所述第四电阻的第二端与所述第二电容的第二端共接于地。

可选的，所述抗干扰模块包括多个退耦电容，多个所述退耦电容的第一端与所述工作电源连接，多个所述退耦电容的第二端共接于地。

本申请还提供了一种舵机上电控制系统，所述舵机上电控制系统包括：

使能信号源；

工作电源；

多个舵机；以及

如上述任一项所述的上电控制电路，所述上电控制电路分别与所述使能信号源、所述工作电源以及所述多个舵机连接。

本申请提供了一种上电控制电路及舵机上电控制系统，通过上电电流控制模块对第一开关模块中的上电电流进行控制以保持工作电源的供电稳定，通过上电时间控制模块对第二开关模块的导通时间进行控制，从而控制工作电源与负载电路之间的电路导通时间，达到工作电源在上电稳定后接入负载电路，避免开机瞬间负载电路中电源系统的波动导致的开机异常的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请的一个实施例提供的上电控制电路的模块示意图。

图2是本申请的一个实施例提供的上电控制电路的模块示意图。

图3是本申请的另一个实施例提供的上电控制电路的模块示意图。

图4是本申请的另一个实施例提供的上电控制电路的电路结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

为了说明本申请所述的技术方案，以下结合具体附图及实施例进行详细说明。

以下结合附图和具体实施例，对本申请进行详细说明。

图1为本申请一个实施例提供的上电控制电路结构示意图，参见图1所示，本实施例中的上电控制电路与工作电源11、使能信号源12以及负载电路13连接，上电控制电路包括：设于工作电源11与负载电路13之间，用于对工作电源11和负载电路13之间的连接状态进行控制的第一开关模块21；与第一开关模块21连接，用于对第一开关模块21的上电电流进行控制的上电电流控制模块22；与使能信号源12连接，用于接收使能信号源12提供的使能控制信号，并输出对应的开关延时信号的上电时间控制模块23；以及设于上电电流控制模块22和上电时间控制模块23之间，用于接收开关延时信号，并根据开关延时信号对第一开关模块21的开关状态进行控制的第二开关模块24；其中，开关延时信号用于对第二开关模块24的导通时间进行控制。

在本实施例中，前级电路包括工作电源11和使能信号源12，此时，前级电路作为系统电源，系统电源主要通过本实施例中的上电控制电路与负载电路13进行电源隔离，通过本实施例中的上电控制电路，在上电过程中，待系统电源上电稳定后再接入负载电路中，从而避免负载电路上电时由于系统电源的波动导致负载电路工作异常的问题。具体的，在本实施例中，系统电源上电时，工作电源11和使能信号源12同时上电，此时第一开关模块21关断，导致工作电源11与负载电路13之间断开，避免了负载电路13在上电瞬间接入系统电源受系统电源的波动产生工作异常，进一步的，使能信号源12上电输出使能控制信号，上电时间控制模块23接收使能控制信号，并输出对应的开关延时信号使得第二开关模块24在一段预设的时间后导通，从而控制第一开关模块21导通，此时工作电源11与负载电路13之间电性连接，负载电路13上电。

在一个实施例中，上电时间控制模块23与第二开关模块24的控制端连接，上电时间控制模块23接收使能控制信号后进行充电分压，以输出对应的开关延时信号，此时开关延时信号的电压随着充电时间的增加逐渐增加，当开关延时信号的电压达到第二开关模块24的导通电压时，第二开关模块24导通。在本实施例中，第二开关模块24的电流输出端接地，第二开关模块24的电流输入端通过上电电流控制模块22与第一开关模块21的控制端连接，通过第二开关模块24导通将第一开关模块21的控制端的电位设置为低电平，从而控制第一开关模块21导通，工作电源11与负载电路13之间电性连接，负载电路13上电。

在一个实施例中，上电电流控制模块22对工作电源提供的电源信号进行分压处理，并在系统上电时充电以控制系统上电时的电源稳定。

在一个实施例中，参见图2所示，上电控制电路还包括：与工作电源11连接，用于对工作电源11提供的电源信号进行滤波处理的抗干扰模块25。

在本实施例中，由于工作电源11中通常存在较大的扼流圈，当插拔接口时可能会产生电火花，从而对负载电路13或者上电控制电路中的器件产生较大的影响，通过在工作电源11的接入端设置抗干扰模块25，可以避免接口在插拔或者松动时产生的电压突变，从而避免接口在插拔或者松动出现的电火花，消除安全隐患。

在一个实施例中，参见图3所示，上电控制电路还包括：与第二开关模块24连接，用于对开关延时信号进行稳压处理的稳压模块26。

在本实施例中，稳压模块26的第一端与第二开关模块24的控制端，稳压模块26的第二端与第二开关模块24的电流输出端连接，通过稳压模块26控制第二开关模块24的控制端的电压保持在稳定的电压范围内，避免使能控制信号的波动导致第二开关模块24的开关状态出现异常。

在一个实施例中，参见图4所示，第一开关模块21包括第一开关管Q1，第一开关管Q1的电流输入端与工作电源11连接，第一开关管Q1的电流输出端与负载电路13连接，第一开关管Q1的控制端与上电电流控制模块22连接。

在一个实施例中，第一开关管Q1为P型MOS管，P型MOS管的栅极为第一开关管Q1的控制端，P型MOS管的源极为第一开关管Q1的电流输入端，P型MOS管的漏极为第一开关管Q1的电流输出端。

在本实施例中，P型MOS管为大功率P型MOS管，其源极与工作电源11连接，其漏极与负载电路13连接，其栅极与上电电流控制模块22连接，通过上电电流控制模块22以及第二开关模块24对其栅极的电压进行控制，从而对P型MOS管的开关状态以及通过的上电电流的大小进行控制。

在一个实施例中，参见图4，上电电流控制模块22包括第一电容C1、第一电阻R1以及第二电阻R2；第一电容C1的第一端与第一电阻R1的第一端共接于工作电源11，第一电容C1的第二端、第一电阻R1的第二端以及第二电阻R2的第一端共接于第一开关模块21的控制端，第二电阻R2的第二端与第二开关模块24连接。

在本实施例中，第一电阻R1和第二电阻R2对工作电源11提供的电源信号进行分压，并对第一开关管Q1的控制端与电流输入端之间的电压进行控制，从而控制上电电流的大小，进一步的，通过第一电容C1与第一电阻R1并联还可以控制上电电流的稳定性。

在一个实施例中，第一电阻R1或者第二电阻R2还可以为可调电阻，通过调节第一电阻R1或者第二电阻R2的阻值对对第一开关管Q1的控制端与电流输入端之间的电压进行控制。

在一个实施例中，参见图4所示，第二开关模块24包括第二开关管Q2，第二开关管Q2的电流输入端与上电电流控制模块22连接，第二开关管Q2的控制端与上电时间控制模块23连接，第二开关管Q2的电流输出端接地。

在一个实施例中，第二开关管Q2为N型MOS管，其中，N型MOS管的栅极作为第二开关管Q2的控制端，N型MOS管的漏极作为第二开关管Q2的电流输入端，N型MOS管的源极作为第二开关管Q2的电流输出端。

在一个实施例中，参见图4所示，上电时间控制模块23包括第三电阻R3、第四电阻R4以及第二电容C2，第三电阻R3的第一端与使能信号源12连接，第三电阻R3的第二端、第四电阻R4的第一端以及第二电容C2的第一端共接于第二开关模块24的控制端，第四电阻R4的第二端与第二电容C2的第二端共接于地。

在本实施例中，上电时间控制模块23在使能信号源12上电时对使能信号源12提供的使能控制信号进行分压处理，通过对第二电容C2充电输出对应的开关延时信号，该开关延时信号的电压随着第二电容C2的充电时间增加而增加，在开关延时信号达到第一开关管Q1的导通电压时，第一开关管Q1导通，由于第一开关管Q1的电流输入端与第二电阻R2连接，第一开关管Q1的电流输出端接地，当第一开关管Q1导通时，第二电阻R2接地，此时，第一开关管Q1的控制端的电压被拉低，当第一开关管Q1的控制端的电压被拉低至第一开关管Q1的导通电压时第一开关管Q1导通，工作电源11与负载电路13连接，负载电路13完成上电。

在一个实施例中，抗干扰模块25包括多个退耦电容，多个退耦电容的第一端与工作电源11连接，多个退耦电容的第二端共接于地。

在一个实施例中，退耦电容的个数至少为5个。

在一个实施例中，参见图4所示，抗干扰模块25包括：电容C3、电容C4、电容C5、电容C6以及电容C7，电容C3、电容C4、电容C5、电容C6以及电容C7的第一端共接于工作电源11，电容C3、电容C4、电容C5、电容C6以及电容C7的第二端共接于地。

在本实施例中，由于工作电源11中通常存在较大的扼流圈，当插拔接口时可能会产生电火花，从而对负载电路13或者上电控制电路中的器件产生较大的影响，通过在工作电源11的接入端设置多个并联的电容，可以避免接口在插拔或者松动时产生的电压突变，从而避免接口在插拔或者松动出现的电火花，消除安全隐患。

在一个实施例中，本申请还提供了一种舵机上电控制系统，舵机上电控制系统包括：使能信号源；工作电源；多个舵机；以及如上述任一项的上电控制电路，上电控制电路分别与使能信号源、工作电源以及多个舵机连接。

在本实施例中，多个舵机共接于第一开关模块的电流输出端，该工作电源为系统电源，使能信号源可以通过与系统电源连接，达到与系统电源同时上电的目的。

在具体应用中，由于舵机相较于机器人系统中的其他部件具有特性电压高、电流大、电压电流变化快等特点，因此，通常在舵机接口设置100uF及以上的电容进行续流以提高电源系统的稳定性。机器人开机上电瞬间需要给电容充电，因电容容量大电容充电电流较大，因而导致上电瞬间电压波动较大，造成机器人开机异常等问题。在本实施例中，舵机上电后经过上电控制电路将舵机与系统电源隔离，待系统电源上电稳定后再接入舵机，同时该舵机上电控制系统可以控制舵机的上电电流，从而减小舵机上电时机器人电源系统的波动。

本申请提供了一种上电控制电路及舵机上电控制系统，通过上电电流控制模块对第一开关模块中的上电电流进行控制以保持工作电源的供电稳定，通过上电时间控制模块对第二开关模块的导通时间进行控制，从而控制工作电源与负载电路之间的电路导通时间，达到工作电源在上电稳定后接入负载电路，避免开机瞬间负载电路中电源系统的波动导致的开机异常的问题

以上仅为本申请的可选实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种上电控制电路，与工作电源、使能信号源以及负载电路连接，其特征在于，所述上电控制电路包括：

设于所述工作电源与所述负载电路之间，用于对所述工作电源和所述负载电路之间的连接状态进行控制的第一开关模块；

与所述第一开关模块连接，用于对所述第一开关模块的上电电流进行控制的上电电流控制模块；

与所述使能信号源连接，用于接收所述使能信号源提供的使能控制信号，并输出对应的开关延时信号的上电时间控制模块；以及

设于所述上电电流控制模块和所述上电时间控制模块之间，用于接收所述开关延时信号，并根据所述开关延时信号对所述第一开关模块的开关状态进行控制的第二开关模块；其中，所述开关延时信号用于对所述第二开关模块的导通时间进行控制。

2.如权利要求1所述的上电控制电路，其特征在于，所述上电控制电路还包括：

与所述工作电源连接，用于对所述工作电源提供的电源信号进行滤波处理的抗干扰模块。

3.如权利要求1所述的上电控制电路，其特征在于，所述上电控制电路还包括：

与所述使能信号源连接，用于对所述开关延时信号进行稳压处理的稳压模块。

4.如权利要求1所述的上电控制电路，其特征在于，所述第一开关模块包括第一开关管，所述第一开关管的电流输入端与所述工作电源连接，所述第一开关管的电流输出端与所述负载电路连接，所述第一开关管的控制端与所述上电电流控制模块连接。

5.如权利要求4所述的上电控制电路，其特征在于，所述第一开关管为P型MOS管，所述P型MOS管的栅极为所述第一开关管的控制端，所述P型MOS管的源极为所述第一开关管的电流输入端，所述P型MOS管的漏极为所述第一开关管的电流输出端。

6.如权利要求1所述的上电控制电路，其特征在于，所述上电电流控制模块包括第一电容、第一电阻以及第二电阻；所述第一电容的第一端与所述第一电阻的第一端共接于所述工作电源，所述第一电容的第二端、所述第一电阻的第二端以及所述第二电阻的第一端共接于所述第一开关模块的控制端，所述第二电阻的第二端与所述使能信号源连接。

7.如权利要求1所述的上电控制电路，其特征在于，所述第二开关模块包括第二开关管，所述第二开关管的电流输入端与所述上电电流控制模块连接，所述第二开关管的控制端与所述上电时间控制模块连接，所述第二开关管的电流输出端接地。

8.如权利要求1所述的上电控制电路，其特征在于，所述上电时间控制模块包括第三电阻、第四电阻以及第二电容，所述第三电阻的第一端与所述使能信号源连接，所述第三电阻的第二端、所述第四电阻的第一端以及所述第二电容的第一端共接于所述第二开关模块的控制端，所述第四电阻的第二端与所述第二电容的第二端共接于地。

9.如权利要求2所述的上电控制电路，其特征在于，所述抗干扰模块包括多个退耦电容，多个所述退耦电容的第一端与所述工作电源连接，多个所述退耦电容的第二端共接于地。

10.一种舵机上电控制系统，其特征在于，所述舵机上电控制系统包括：

使能信号源；

工作电源；

多个舵机；以及

如权利要求1-9任一项所述的上电控制电路，所述上电控制电路分别与所述使能信号源、所述工作电源以及所述多个舵机连接。

Images